等離子體中塵埃顆粒對微波傳輸影響研究.pdf

1、國內(nèi)圖書分類號：O539 學(xué)校代碼：10213 國際圖書分類號：53 密級：公開 理學(xué)碩士 理學(xué)碩士學(xué)位論文 位論文 等離子體中塵埃顆粒對微波傳輸影響研究 碩 士 研 究 生 ： 洪運(yùn)海 導(dǎo) 師 ： 王曉鷗教授 申 請 學(xué) 位 ： 理學(xué)碩士 學(xué) 科 ： 光學(xué) 所 在 單 位

2、： 理學(xué)院 答 辯 日 期 ： 2017 年 6 月 授予學(xué)位單位 ： 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)理學(xué)碩士學(xué)位論文 摘 要 微波與等離子體相互作用問題的研究日臻完善，然而伴隨著火箭尾焰對微波的衰減、極區(qū)中層夏季回波現(xiàn)象、 “黑障效應(yīng)”等問題的深入研究，等離子體中的塵埃顆粒對微波傳輸?shù)挠绊懸鹆嗽絹碓蕉嗟年P(guān)注。但是，在微波傳輸問題中引入塵埃顆粒還沒有找到合適的方法，同時，塵埃顆粒是如何影響微波傳輸以及影響機(jī)制等問題目

3、前也還沒有深入系統(tǒng)的研究。鑒于此，本文將在等離子體的 Drude 模型中引入塵埃顆粒的作用，利用遞歸卷積 FDTD 算法數(shù)值研究塵埃顆粒的各個參數(shù)對微波傳輸?shù)挠绊懀瑫r，對塵埃顆粒影響微波傳輸?shù)臋C(jī)制做了一定分析，最后，探討了非均勻等離子體中微波的傳輸特性。 首先，從 OML 理論出發(fā)，討論了電子與達(dá)到充電平衡狀態(tài)下塵埃顆粒的相互作用。電子與塵埃顆粒的直接碰撞和庫侖碰撞都能發(fā)生動量交換，從而推導(dǎo)出了電子與塵埃顆粒碰撞頻率的表達(dá)式。研究塵埃

4、顆粒的半徑、塵埃顆粒的數(shù)密度等對電子的碰撞頻率的影響。 其次，針對 Drude 模型中電子的數(shù)密度和電子的總碰撞頻率，在電子總碰撞頻率中引入電子與塵埃顆粒的碰撞頻率， 即將 Drude 模型引入塵埃等離子中，考慮電子與中性分子、電子與離子及電子與塵埃顆粒的碰撞。同時，還考慮了塵埃顆粒影響 Drude 模型中電子數(shù)密度。運(yùn)用數(shù)值模擬的方法，討論了等離子體的電離度、塵埃顆粒的半徑、塵埃顆粒的數(shù)密度及塵埃顆粒的電荷量等對電磁波傳輸?shù)挠绊?，并?/p>

5、析了影響的原因。研究表明，在等離子體中人為引入塵埃顆粒，改變電子數(shù)密度和塵埃顆粒本身的參量，將對微波的傳輸帶來明顯的影響。 最后，建立了非均勻等離子體模型，研究了等離子體密度分布對電磁波傳輸?shù)挠绊?，考慮了線性遞增和線性遞減兩種電子數(shù)密度分布。研究表明：沿著微波傳輸?shù)姆较颍娮訑?shù)密度線性遞增等離子體，其后表面附近有很好的吸收效果；電子數(shù)密度線性遞減等離子體，其前表面附近有很好的反射效果。 關(guān)鍵詞：微波；等離子體；FDTD；Drude 模型